JP3186677B2 - 建築物表面の塗装仕上方法 - Google Patents

建築物表面の塗装仕上方法

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JP3186677B2
JP3186677B2 JP33130197A JP33130197A JP3186677B2 JP 3186677 B2 JP3186677 B2 JP 3186677B2 JP 33130197 A JP33130197 A JP 33130197A JP 33130197 A JP33130197 A JP 33130197A JP 3186677 B2 JP3186677 B2 JP 3186677B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建築物の表面の塗装仕
上方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】近年、建築分野において、セメントを主た
る原料とする無機質成形基材の使用量が増大してきてい
る。例えば、軽量コンクリート板、気泡コンクリート
板、石綿コンクリート板、非石綿コンクリート板、石綿
スレート板などがある。さらに、住宅等の屋根瓦にもセ
メント瓦やスレート瓦が多く使用されるようになってき
た。しかし、無機質成形基材は種々の要因により劣化や
汚染があるため、保護及び美観を目的として、塗料によ
る仕上げが行われるのが一般的である。
【0003】このような建築物の保護及び美観を目的と
する塗料は、溶剤系塗料と呼ばれる有機溶剤を溶媒とし
て使用するタイプのものが主流であったが、近年では環
境保護の目的で水系塗料が注目されてきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、水系塗料で、溶剤系塗料と同等或
いは同等以上の性能を持つ塗膜を形成する塗装工法を提
供することにある。
【0005】一般に、セメントを主たる原料とする無機
質基材は、一部を除きアルカリ性となっており、また、
ポーラスな表面構造となっていることが多い。このよう
な基材のアルカリシール性及び表面強度強化のため、溶
剤系のシーラーと呼ばれる下塗材を塗装する方法が一般
的に行われている。これに対し、水系のエマルション
シーラーは、エマルションが一定の粒子径を持ち、ま
た、粒子間の融着により塗膜を形成することから、基材
への浸透性や基材表面の強化、並びにシール性において
溶剤系のシーラーに劣っており、経時的に剥離や上塗材
の艶引け、変色、エフロレッセンスの発生というような
問題点がある。
【0006】このような問題点を解決する手段として、
近年、エマルションの粒子径を微粒化して、浸透性を高
め、基材表面を強化すると共に、シール性も兼ね備えた
ものが提案されている。特に、アルコキシシラン単量体
とアクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステル
単量体を共重合して得られるアクリルシリコン系の超微
粒子エマルションは、エマルション中に含まれるシラノ
ール基が無機質基材に対する密着性を高めると共に、シ
ラノール基どうしが自己縮合し、シロキサン結合を形成
することにより、より強固に基材を補強する等の優れた
性能を持っていることから注目されている。しかしなが
ら、このアクリルシリコン系の超微粒子エマルションを
主成分とする下塗材から形成される塗膜は、上塗材との
密着性において選択性があることがわかった。
【0007】一方、上塗材に要求される、耐久性、耐候
性の観点から、溶剤系の上塗材に匹敵する性能を持つ水
系の上塗材として、架橋型のエマルションを主成分とす
る水系の上塗材が注目されている。この架橋型エマルシ
ョンを主成分とする水系の上塗材は、粒子内及び/又は
粒子間の架橋構造により、強固な塗膜を形成し、従来の
水系塗料にない優れた耐久性、耐候性を実現できる。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明において
は、下塗材として、特定の粒子径を持つアクリルシリコ
ン系の超微粒子エマルションを主成分とする下塗材を用
い、基材への浸透性、基材の強化を実現し、更に、上塗
材として、特定のシラン化合物を複合した架橋型エマル
ションを主成分とする上塗材を塗装することにより、下
塗材との密着性に優れ、且つ、耐久性、耐候性の点で溶
剤系塗料から得られる塗膜に匹敵する複合塗膜が得られ
ることを見出し本発明を完成するに至った。
【0009】本発明は下記の塗装仕上方法に係るもので
ある。 1.建築物の表面を、(1)平均粒子径が0.01〜
0.10μmの微粒子アクリルシリコンエマルションを
主成分とする下塗材を塗付する第一工程、(2)架橋型
エマルションに対して、式1で示されるシラン化合物を
複合したエマルションを主成分とする塗料組成物を塗付
する第二工程によって仕上げることを特徴とする建築物
表面の塗装仕上方法。
【化2】 (式中、R1 はアリール基を示し、R2 は水素、水酸
基、炭素数1〜18のアルキル基又はアルケニル基又は
シクロアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、アリ
ール基、ビニル基、アクリル酸アルキル基、メタクリル
酸アルキル基のうちいずれかを示す。更にR3 は、炭素
数1〜3のアルコキシ基、アセトキシ基、又は水酸基の
いずれかを示し、nは1〜2の整数、mは0〜1の整数
を示す。)
【0010】2.第二工程において塗付する塗料組成物
が、式1のR1 がフェニル基であるシラン化合物を複合
したエマルションを主成分とすることを特徴とする1.
に記載の建築物表面の塗装仕上方法。
【0011】3.架橋型エマルションが、重合性紫外線
安定性単量体が共重合されているものであることを特徴
とする1.又は2.に記載の建築物表面の塗装仕上方
法。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づき詳細に説明する。本発明の建築物表面の塗装仕上
方法は、第一工程、第二工程の二工程よりなる塗装仕上
げである。
【0013】<基材>本発明は、建築物表面の塗装仕上
げに適用することができる。特にセメントを主たる原料
とする無機質成形基材上への適用が好ましい。具体的に
は、工場で製造される軽量コンクリート板、気泡コンク
リート板、石綿コンクリート板、非石綿コンクリート板
等のコンクリートパネル類、石綿スレート板などの窯業
系サイディング板及び、屋根瓦として使用されている、
セメント瓦やスレート瓦などに適用できる。この他、現
場打設コンクリート下地、モルタル下地にも適用でき
る。さらに本発明の仕上方法は、新築のみならず、改修
・改装の場合でも適用できるが、下地の状況をみて、常
法により適宜、下地調整等の処置を施すことで、本発明
の効果を効率的に発揮させることができ好ましい。
【0014】(1)第一工程 本発明では、まず基材に第一工程として平均粒子径が
0.01〜0.10μmの微粒子アクリルシリコンエマ
ルションを主成分とする下塗材を塗付する。
【0015】微粒子アクリルシリコンエマルションの製
造法は特に限定されないが、下記のようなエチレン性不
飽和単量体とアルコキシシラン単量体を使用して、乳化
重合により製造するか、先に共重合したものを種々の方
法により乳化させて製造することができる。
【0016】エチレン性不飽和単量体 エチレン性不飽和単量体としては特に限定されないが、
酢酸ビニル、メチルアクリレート、エチルアクリレー
ト、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレ
ート等のアクリル酸アルキルエステル、メチルメタクリ
レート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート
等のメタクリル酸アルキルエステル類、スチレン、アク
リロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸、メタ
クリル酸、アクリル酸又はメタクリル酸のアミド類、メ
チロール化アミド類、アルコキシメチル化アミド類、ア
ルキルアミノエステル類、モノクロル酢酸ビニル等が使
用可能である。これらの単量体類は単独で用いても良い
し、2種以上を併用することもできるが、少なくともア
クリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを1種以
上用いる。
【0017】アルコキシシラン単量体 アルコキシシラン単量体としては特に限定されないが、
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニ
ルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビ
ニルトリメトキシエトキシシラン、γ−メタクリロキシ
プロピルトリエトキシシラン、ビニルテトラメチレント
リメトキシシラン、ビニルオクタメチレントリメトキシ
シラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキ
シシラン等が例示できる。これらは単独で用いても良い
し、2種以上を併用することもできる。
【0018】本発明の第一工程で使用する微粒子アクリ
ルシリコンエマルションは、平均粒子径が0.01〜
0.10μmのものを使用する。これは、0.01μm
より小さい場合はエマルションを製造することが難し
く、0.10μmより大きい場合は、基材への浸透力が
弱くなり、下地に対する補強効果が薄れ、密着性が悪く
なるため好ましくない。また、微粒子アクリルシリコン
エマルションを製造する際には、カチオン性単量体を導
入すると更に基材への密着性が強くなる傾向にあり好ま
しい。
【0019】尚、本発明における微粒子アクリルシリコ
ンエマルションの平均粒子径は、レーザー光散乱方式に
よる、粒子径解析システムにより測定されるものであ
り、例えば大塚電子株式会社製の「LPA−3100」
を使用して測定することができる。
【0020】第一工程で、微粒子アクリルシリコンエマ
ルションを使用するのは、基材への浸透性に優れ、基材
の補強効果と基材との密着性に優れ、さらに、第二工程
の特定のシラン化合物と複合した架橋型エマルションを
主成分とする塗料組成物から形成される仕上げ塗膜と強
固に結びつき、全体として、目的とする基材との密着性
が良く、アルカリシール性、耐候性、耐久性に優れる総
合塗膜を形成するためである。
【0021】本発明の第一工程で使用する下塗材は、主
成分となる微粒子アクリルシリコンエマルション単独で
の使用、もしくは微粒子アクリルシリコンエマルション
の他に、顔料類(例えば、チタン白、ベンガラ、オー
カ、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、アゾ系
レッド及びイエローなどの着色剤や、炭酸カルシウム、
タルク、硫酸バリウム、クレー、マイカ、シリカなどの
体質顔料)、充填剤、骨材、分散剤、硬化触媒、粘性調
整剤、消泡剤、可塑剤、造膜助剤、防腐剤、防錆剤など
の通常塗料分野で使用されている塗料用添加剤類を必要
に応じて適宜混合して製造する。
【0022】本発明の微粒子アクリルシリコンエマルシ
ョンを主成分とする下塗材は、塗装方法は特に限定され
ず、スプレー塗装、ローラー塗装、刷毛塗り等各種の方
法により塗付される。この場合、エマルション単独で使
用する際には、水希釈等を行ない下塗材として塗付でき
る状態に調整して用いる。
【0023】(2)第二工程 本発明では、前述のような第一工程の後、架橋型エマル
ションに対して、式1で示されるシラン化合物を複合し
たエマルションを主成分とする塗料組成物を塗付するこ
とにより仕上げを行う。
【化3】
【0024】式中、R1 はアリール基を示し、R2 は水
素、水酸基、炭素数1〜18のアルキル基又はアルケニ
ル基又はシクロアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ
基、アリール基、ビニル基、アクリル酸アルキル基、メ
タクリル酸アルキル基のうちいずれかを示す。更にR3
は、炭素数1〜3のアルコキシ基、アセトキシ基、又は
水酸基のいずれかを示し、nは1〜2の整数、mは0〜
1の整数を示す。
【0025】架橋型エマルション 架橋型エマルションとは、架橋官能基を持ち、塗膜形成
後に架橋塗膜を形成するエマルションのことであり、水
の揮発と同時に中和剤が除かれ架橋反応が進むタイプの
ものや、粒子融合時に架橋反応が起こるものなどさまざ
まなタイプが挙げられる。架橋反応としては、カルボン
酸+金属イオン、DMAAnエピクロルヒドリンアダク
ト、m−TMI+水酸基、エポキシ+アミン、エポキシ
+カルボキシル基、MAGME+アミン、カルボニル+
ヒドラジド、シロキサン、カルボン酸+カルボジイミ
ド、アセトアセテート+ケチミン等の架橋反応を利用す
ることができる。架橋官能基及び利用する架橋反応の種
類は特に限定されず、塗装仕上げを行う場合の種々の条
件に合わせて応用することが可能である。
【0026】架橋型エマルションを構成する単量体は、
特に限定されず適宜組み合わせて使用が可能である。ま
た、エマルションの製造方法も特に限定はされず、単量
体各種を乳化重合したり、共重合したものを後乳化した
り、適宜選択が可能である。
【0027】架橋型エマルションを使用することによ
り、溶剤系塗料並みの耐候性、耐久性をもった仕上げ塗
膜を形成することが可能になる。
【0028】また、架橋型エマルション製造時に、重合
性紫外線安定性単量体を共重合することにより更に耐候
性を上げることが可能になる。このような重合性紫外線
安定性単量体としては、4−メタクリロイルオキシ−
2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)
アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペ
リジン、4−(メタ)アクリロイルオキシ−1, 2,2,
6,6−ペンタメチルピペリジン、4−(メタ)アクリ
ロイルアミノ−1, 2,2,6,6−ペンタメチルピペリ
ジン、4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−
2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)
アクリロイル−4−シアノ−4−(メタ)アクリロイル
アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−
クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペ
リジン、4−クロトノイルアミノ−2,2,6,6−テト
ラメチルピペリジン、1−クロトノイル−4−クロトノ
イルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等
をあげることができる。
【0029】シラン化合物 本発明では、架橋型エマルションと式1で示されるよう
なシラン化合物を複合して使用する。
【化4】
【0030】式中、R1 はアリール基を示し、R2 は水
素、水酸基、炭素数1〜18のアルキル基又はアルケニ
ル基又はシクロアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ
基、アリール基、ビニル基、アクリル酸アルキル基、メ
タクリル酸アルキル基のうちいずれかを示す。更にR3
は、炭素数1〜3のアルコキシ基、アセトキシ基、又は
水酸基のいずれかを示し、nは1〜2の整数、mは0〜
1の整数を示す。
【0031】このように、R1 の部分にアリール基のよ
うな、疎水性の高い構造を持つ基を有するようなシラン
化合物を使用することにより、耐水性に優れた塗膜とす
ることが可能である。また、第一工程の微粒子アクリル
シリコンエマルションを主成分とする下塗材塗膜と、こ
のようなシラン化合物を複合したエマルションを主成分
とする第二工程の塗料組成物塗膜とは、シリコン化合物
同士の親和性の良好さによって、優れた層間密着性の効
果が発揮される。
【0032】特にR1 がフェニル基である場合に、アル
カリシール性が高く、耐候性、耐久性に優れた塗膜が形
成できる。また、官能基であるアルコキシ基、アセトキ
シ基、水酸基を2、3持つような2官能又は3官能のシ
ラン化合物が好適に用いられる。
【0033】このような構造のシラン化合物と前述の架
橋型エマルションを複合することで、より一層、優れた
耐候性、耐久性、アルカリシール性を得ることが可能に
なる。
【0034】塗料組成物 第二工程では、シラン化合物で複合された架橋型エマル
ションを主成分とした塗料組成物を第一工程終了後の基
材へ塗付する。
【0035】塗料組成物は、主成分となるシラン複合エ
マルションの他に、顔料類(例えば、チタン白、ベンガ
ラ、オーカ、カーボンブラック、フタロシアニンブル
ー、アゾ系レッド及びイエローなどの着色剤や、炭酸カ
ルシウム、タルク、硫酸バリウム、クレー、マイカ、シ
リカなどの体質顔料)、充填剤、骨材、分散剤、硬化触
媒、粘性調整剤、消泡剤、可塑剤、造膜助剤、防腐剤、
防錆剤などの通常塗料分野で使用されている塗料用添加
剤類を必要に応じて適宜混合して製造する。
【0036】得られた塗料組成物は、第一工程終了後の
基材表面に塗装されるが、スプレー塗装、ローラー塗
装、刷毛塗りなど各種の方法で塗装が可能である。
【0037】(3)塗装仕上方法 本発明の塗装仕上方法は、上記のような第一工程及び第
二工程により塗装仕上げを行う。この第一工程の塗膜と
第二工程の塗膜を積層することにより、優れた耐候性、
耐久性を持つ塗膜とすることが可能となる。第一工程の
塗膜により基材との密着性が良くなり、さらに第二工程
の塗膜を積層することにより完全に下地からのアルカリ
成分をシールすることが可能になり、外部からの各種の
劣化要因にも強いので耐久性に優れる塗装仕上げが可
能となったものである。また、本発明の塗装仕上方法は
建築物表面に適用することが可能であるが、現場におい
ての塗装のほか、工場においてのプレコートにも適用が
可能である。
【0038】
【実施例】<下塗材の作製>表1のようなエマルション
を使用して下塗材α〜下塗材γを作製した。(エマルシ
ョンの固形分はすべて15%とし、平均粒子径はそれぞ
れ、0.05μm、0.15μm、0.05μmとす
る。)
【表1】
【0039】<第二工程用エマルションの作製>表2の
ようなモノマー組成にて、乳化重合により固形分50%
のエマルションを作製した。
【0040】《エマルションAの作製》メチルメタクリ
レート40重量部、2−エチルヘキシルアクリレート3
0重量部、スチレン18重量部、メタクリル酸2重量
部、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1
0重量部を、水50重量部、ドデシルベンゼンスルホン
酸ソーダ1.5重量部の溶液へ添加して乳化モノマー溶
液を準備する。次に、反応容器、撹拌装置、恒温槽をも
つ反応装置に、水40重量部、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸ソーダ0.5重量部、過硫酸カリウム0.5重量部
を仕込み、窒素雰囲気下、70℃で乳化モノマーを3時
間かけて滴下し、70℃で1時間熟成を行った後冷却
し、アンモニア水でpH7.0に調整した後、水で固形
分50%となるように調整した。
【0041】《エマルションB〜エマルションCの作
製》エマルションAと同様にして、表2のモノマー組成
にて、乳化重合を行った。
【表2】
【0042】(実施例1) 表3に示すような基材に、表3に示すような下塗材を塗
付量100g/mとなるように塗付した後、標準状態
で2時間養生乾燥を行った。さらに、表に示すような
組成により上塗材を作製(作製方法は下記に示す)し、
塗付量250g/mとなるように塗付して、標準状態
にて一週間養生乾燥したものを試験体とした。
【0043】《上塗材の作製》先に作製したエマルショ
ンA、200重量部(固形分にて100重量部)に、フ
ェニルトリメトキシシラン10重量部を添加し、充分に
撹拌後、標準状態で16時間静置し、シラン化合物複合
エマルションを作製した。
【0044】ルチル型酸化チタン70重量部に対し、水
を28重量部、分散剤を2重量部添加後、十分に分散を
行いチタンペーストを作製した。
【0045】作製したシラン化合物複合エマルション2
10重量部に対して、チタンペーストを100重量部添
加して十分に撹拌を行い、更に造膜助剤としてテキサノ
ール15重量部と、粘性調整剤、防かび剤などの添加剤
類を10重量部加えて更に撹拌を行い上塗材を作製し
た。
【表3】
【表4】
【0046】このようにして作製した試験体について、
密着性の評価、仕上がり感評価、初期光沢測定、耐アル
カリ性の評価、耐候性の評価を行った。
【0047】《密着性の評価》試験体の基材の大きさは
70×70×6mmのスレート板とし、 JIS K5400(199
0) 8.5付着性試験の 8.5.2 碁盤目テープ法に準じて試
験を行い、密着性の評価を行った。なお、評価基準は、
表5に示す基準により点数により表示した。
【表5】
【0048】《初期光沢測定》試験体の基材の大きさは
150×70×3mmのスレート板とし、 JIS K5400(1
990) 7.6鏡面光沢度に準じて、60度の角度での光沢値
を測定した。
【0049】《耐アルカリ性の評価》試験体の基材の大
きさは150×70×3mmのスレート板とし、JIS K5
400(1900) 8.21耐アルカリ性試験に準じて、耐アルカリ
性の評価を行った。
【0050】《耐候性の評価》試験体の基材の大きさは
300×150×6mmのスレート板とし、JIS K5400
(1990) 9.9耐候性試験に準じて、屋外暴露を行い耐候性
の評価を行った。屋外暴露を行って1年目に光沢保持率
を測定し、更にそれぞれの表面状態を観察した。光沢保
持率については、表6の基準により表した。
【表6】
【0051】(実施例2〜実施例6、比較例1〜比較例
7)実施例1に準じて試験体を作製し、各評価を行っ
た。組み合わせ及び上塗材組成は表3〜表4に示す。暴
露試験は2年間行い、1年目、2年目に光沢保持率測
定、表面状態の観察を行った。但し、一年目において塗
膜物性に問題を生じた場合には、2年目の評価は行なわ
なかった。
【0052】<結果>結果は、表7〜表8に示す。
【表7】
【表8】
【0053】<考察>実施例1〜実施例6は、密着性、
耐アルカリ性、耐候性に優れる、良好な試験結果となっ
ている。
【0054】本発明のシラン化合物を用いていない場合
または異なるものを使用している比較例1、比較例2、
比較例6、比較例7は、耐アルカリ性または耐候性が劣
る結果となっている。第一工程を省略している比較例
3、比較例7は、密着性が悪い結果となっている。第一
工程のエマルションが本発明の範囲から外れる比較例
4、比較例5では、基材への密着性が良くない結果とな
っている。また、エマルションが非架橋タイプのものを
使用した比較例6〜比較例7では、耐候性が悪く実用的
でないことがわかった。
【0055】よって、本発明の第一工程、第二工程を行
うことによりはじめて、下地との密着性に優れ、耐候
性、耐久性に優れた塗膜とすることが可能になることが
わかった。
【0056】
【発明の効果】本発明のよれば、無機質基材の表面へ保
護及び美観の目的で塗装仕上げを行う際、特殊な積層塗
膜を形成することにより、下地との密着性に優れ、アル
カリシール性に優れた塗膜を形成でき、溶剤形塗膜並み
の耐候性、耐久性を兼ね備えた塗膜を形成できるように
なった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−107778(JP,A) 特開 平6−329986(JP,A) 特開 平3−281679(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B05D 1/00 - 7/26 C09D 5/00 C09D 133/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】建築物の表面を、(1)平均粒子径が0.
    01〜0.10μmの微粒子アクリルシリコンエマルシ
    ョンを主成分とする下塗材を塗付する第一工程、(2)
    架橋型エマルションに対して、式1で示されるシラン化
    合物を複合したエマルションを主成分とする塗料組成物
    を塗付する第二工程によって仕上げることを特徴とする
    建築物表面の塗装仕上方法。 【化1】 (式中、R1 はアリール基を示し、R2 は水素、水酸
    基、炭素数1〜18のアルキル基又はアルケニル基又は
    シクロアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、アリ
    ール基、ビニル基、アクリル酸アルキル基、メタクリル
    酸アルキル基のうちいずれかを示す。更にR3 は、炭素
    数1〜3のアルコキシ基、アセトキシ基、又は水酸基の
    いずれかを示し、nは1〜2の整数、mは0〜1の整数
    を示す。)
  2. 【請求項2】第二工程において塗付する塗料組成物が、
    式1のR1 がフェニル基であるシラン化合物を複合した
    エマルションを主成分とすることを特徴とする請求項1
    に記載の建築物表面の塗装仕上方法。
  3. 【請求項3】架橋型エマルションが、重合性紫外線安定
    性単量体が共重合されているものであることを特徴とす
    る請求項1又は請求項2に記載の建築物表面の塗装仕上
    方法。
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